第二十章DNA重组和基因工程 DNA重组又叫基因重组、基因重排、遗传重组是指DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合 重组的意义在于：能迅速增加群体的遗传多样性；使有利突变与不利突变分开；通过优化组合积累有意义的遗传信息；为DNA损伤或复制障碍提供修复机制；调节基因表达 基因重组分为三种类型:同源重组、特异位点重组和转座重组第一节DNA重组 同源重组的发生依赖于大范围的DNA同源序列的联会,在重组过程中,两条染色体或DNA分子相互交换对等的部分非姊妹染色单体的交换、转化、转导、接合、噬菌体的重组等都属于这种类型同源重组需要RecA蛋白或类似的蛋白质 特异位点重组发生在两个DNA分子的特异位点上它的发生依赖于小范围的DNA同源序列的联会,重组也只限于这个小范围两个DNA分子并不交换对等的部分,有时是一个DNA分子整合到另一个DNA分子中重组不需要RecA蛋白的参与、而需整合酶 转座重组发生在顺序不相同的DNA分子间，在形成重组分子时往往依赖于DNA的复制而完成重组过程转座因子从染色体的一个区段转移到另一个区段，或从一条染色体转移到另一条染色体重组也不需要RecA蛋白的参与，而需转座酶和DNA聚合酶等 （一）Holliday模型由Robin Holliday于1964年提出。
关键步骤有四： 两同源染色体整齐排列 每分子的一条链断裂、交换并连接（形成的连接分子称为Holliday中间体） 通过分支移动产生异源双链DNA，再弯曲、旋转水平方向切开 并连接 垂直方向切开 并连接 上 左下 右称为片断重组 称为拼接重组弯曲 旋转 Holliday中间体切开并修复，形成两个双链重组体DNA（二）同源重组的类型 1接合作用：当细胞与细胞相互接触时，DNA分子即从一个细胞向另一个细胞转移，这种遗传物质的转移方式称为接合作用如大肠杆菌质粒转移 2转化：生物体吸收外源DNA（转化因子）引起遗传性状改变的现象称为转化，也指其过程如肺炎双球菌转化试验 3转导:通过缺陷型噬菌体将DNA（转导基因）从供体细胞转入受体（宿主）细胞的过程 4. 细胞融合：两个细胞合二为一（基因组也合而为一）有壁的要去壁，故常称为原生质体融合 （三）同源重组的意义 是最基本的重组方式，参与各种重要的生物学过程，如复制、修复、基因加工、整合、和转化等特异位点重组：在整合酶的催化下，两段DNA序列在特异的位点处发生整合并共价连接所谓特异位点，指能产生粘性末端的序列，一般长20200bp特异的酶可识别并在末端处切断之，然后连接不同特异位点，这样的酶叫整合酶。
二、特异位点重组（理解）如某特异位点为 5CTAG 3GATC，切点是位点末端（如C）， A、位点在同分子同向 5CTAG 12345 CTAG 3GATC 54321 GATC 切 5-P HO-CTAG 12345-P HO-CTAG 3GATC-OH P-54321 GATC-OH P- 接 5CTAG 3GATC 结果一段被切除B、位点在同分子异向 5CTAG 12345 GATC 3GATC 54321 CTAG 切 5 CTAG 12345 GATC 3GATC 54321 CTAG 接 5CTAG54321GATC 3GATC12345CTAG 结果一段被转向C、位点异分子 5CTAG 5CTAG 3GATC 3GATC 切 5 CTAG 5 CTAG 3GATC 3GATC 接 5CTAG 5CTAG 3GATC 3GATC 结果两分子整合A、位点在同分子同向 结果一段被切除 三、转座重组（理解） 转座又称为转位，是指DNA的片段或基因从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象 能够在基因组中自由移动的DNA片段（遗传因子），称为转座子或转座因子，包括插入序列和转座子两种类型。
插入序列：除转座所需基因外不携带任何标记基因的转座因子，是简单转座子 转座子： 除转座所需基因外还携带某种标记基因的转座因子，是复杂转座子 标记基因：编码易于检测的性状的基因如细菌的抗青霉素基因， 转座重组：通过转座进行的DNA重新组合 转座的机制依赖DNA的交错剪切和复制，但不依赖于同源序列转座涉及转座酶，解离酶和DNA聚合酶，共分为复制型、非复制型两种类型 复制型：复制并转座，转座子原位保留，新位加入，成为二倍体 非复制型：不复制只转座，转座子原位切除，新位加入，还是单倍体 转座的过程中会形成共合体（即转座子二倍体甚至多倍体），异位，两个转座因子之间的重组会引起缺失和倒位 一、概述（掌握） 重组DNA技术又称为基因工程或分子克隆，是指采用人工方法将不同来源的DNA进行重组，并将重组后的DNA引入宿主细胞中进行增殖或表达的过程 基因工程重要特征： 1、目的基因转移跨越物种屏障 2、目的基因大量扩增 二、基因工程技术（重点难点） 1载体和目的基因的分离 对载体DNA和目的基因分别进行分离纯化，得到其纯品 载体：携载目的基因的DNA分子，要有进入寄主细胞并在其中表达的能力且对寄主无害第二节基因工程 常用的载体主要包括质粒、噬菌体和病毒三大类。
这些载体均需经人工构建，除去致病基因，并赋予一些新的功能，如有利于进行筛选的标志基因、单一的限制酶切点等 质粒 噬菌体 病毒 载体的意义 把目的基因送入寄主细胞，使目的基因表达（因为目的基因一般无寄主细胞的启动子） 目的基因：要转移表达的基因来源 直接从染色体DNA中分离 人工合成 从mRNA合成cDNA 从基因文库中筛选 利用PCR合成 2载体和目的基因的切断 3载体和目的基因的重组 将带有切口的载体与所获得的目的基因连接起来，得到重新组合后的DNA分子 粘性末端连接法 人工接尾法 人工接头连接法 4重组DNA的转化和扩增 将重组DNA导入宿主细胞进行增殖或表达 5重组DNA的筛选和鉴定 对含有重组体的宿主细胞进行筛选并作鉴定 6.扩增 简言之，基因工程的一般步骤如下： 1、根据需要提出设计（谋） 2、分离改造目的基因和载体（分） 3、使目的基因和载体有同种粘性末端（切） 4、把2、3体外重组（接） 5、把重组的DNA分子引入受体细胞（转） 6、分离基因工程细胞（选） 7、使目的基因在受体细胞内表达（养） 谋求粘结入选用 基因重组妙工程，谋求粘结入选用，人造生物威力大，工农医科显神通。
三、蛋白质工程（熟悉） 1、概念 通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质 实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质 从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质 2、研究的核心内容 蛋白质结构分析 结构、功能的设计和预测 创造和改造 3、实际应用举例 提高蛋白质的稳定性 融合蛋白质 蛋白质活性的改变 四、应用与展望（掌握） 工 对发酵工业和医药工业有很大促进 农 培育优良品种 医 提供医药产品、基因治疗等 科 研究基因的功能 我国基因研究的成果 目前，我国在蛋白基因的突变研究、血液病的基因治疗、食管癌研究、分子进化理论、白血病相关基因的结构研究等项目的基础性研究上，有的成果已处于国际领先水平，有的已形成了自己的技术体系而乙肝疫苗、重组型干扰素、重组人红细胞生成素，以及转基因动物的药物生产器等十多个基因工程药物，均已进入了产业化阶段 进退两难的境地和两面性的特征 转基因产品有害否？ 会否用来危害人类？。